包括帕德博恩大學科學家在內的國際研究團隊在量子網路的道路上達到了一個重要的里程碑。他們第一次成功地將單一光子的偏振態從一個物理上分離的量子點傳送到另一個量子點。簡單來說，這意味著一個光子的屬性透過量子隱形傳態轉移到另一個光子。
這項成果是未來量子通訊網路的關鍵一步。在實驗中，研究人員使用了270公尺的自由空間光鏈路來連接系統。研究結果已發表在期刊上 自然通訊。
十年合作值得
在帕德博恩大學，博士和博士後研究人員花了大約十年的時間從事光學測量、數據分析和評估。在此期間，Klaus Jöns 教授的團隊與羅馬第一大學 Rinaldo Trotta 教授領導的團隊密切合作。
「該實驗令人印象深刻地表明，基於半導體量子點的量子光源可以成為未來量子通訊網路的關鍵技術。兩個獨立量子發射器之間成功的量子隱形傳態代表著可擴展量子中繼的重要一步，從而也是量子互聯網實際實施的重要一步，」量子光子學研究所混合光子學組和裝置光子學組負責人喬恩斯教授解釋道。帕德博恩大學系統 (PhoQS)。
為什麼糾纏在量子通訊中很重要
多個量子粒子的糾纏系統為通訊技術提供了巨大的優勢。這些系統不是依賴光子決定的單一狀態，而是在多個粒子上創建互連的狀態。這種方法對於安全通訊、資料處理和量子計算中的應用至關重要。
糾纏將光子的特定屬性結合在一起，使它們能夠共享資訊。狀態代表正在處理的資訊單元。 “以前，這些光子來自單一來源，即來自同一個發射器。儘管近年來已經進行了重要的過程，但使用不同的量子發射器在獨立各方之間建立量子中繼仍然有很長的路要走”，Jöns 教授說。
長期戰略與先進技術
大約十年前，Jöns 和 Trotta 教授概述了一項計劃，即使用量子點作為通訊和隱形傳態系統中糾纏光子對的來源。他們最近的成功證實了這種長期方法是有效的。
喬恩斯教授表示：“這一結果表明我們的長期戰略規劃已獲得回報。”他補充道：“卓越的材料科學、奈米製造和光學量子技術的結合是我們成功的關鍵。”
歐洲範圍內的合作實現了精確的結果
這項突破是基於歐洲多個研究中心的貢獻。量子點是在林茨約翰開普勒大學精確設計的，而諧振器的奈米製造是由維爾茨堡大學的合作夥伴進行的。隱形傳輸實驗本身是在羅馬第一大學進行的，科學家使用 270m 的自由空間光學鏈路連接了兩棟建築物。
本系統採用GPS輔助同步、超快單光子偵測器和穩定方法來應對大氣湍流。由此產生的遠程傳輸狀態保真度（即，在遠程傳輸過程中保留量子態的質量）達到了 82 ± 1%，超出了經典極限 10 個以上標準偏差。
下一步：建構量子繼電器
這項成就為下一個目標打開了大門，展示了兩個量子點之間的「晶格交換」。如果實現的話，這將使用兩個確定性的糾纏光子對源來創建第一個量子中繼。確定性源幾乎可以按需可靠地產生單光子，儘管開發它們是一個重大挑戰。
平行進展加強了量子研究
幾乎同時，斯圖加特和薩爾布呂肯的另一個研究小組報告了使用變頻的類似成果。這些結果共同標誌著歐洲量子研究的一個重要里程碑，並使功能性量子網路的願景更接近現實。
